轮机概论：第五章 船舶辅助机械

第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.7减摇装置

5.6侧推装置第五章船舶辅助机械5.2液压马达

5.3船舶甲板机械5.4船舶系统5.5船舶锅炉5.1船用泵第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.1船用泵泵(Pump)：用来提高液体机械能(位能、动能、压力能)并输送液体的设备。(Potentialenergy,kineticenergy,pressureenergy)按工作原理分类：容积式泵，叶片（叶轮）泵，喷射泵，电磁泵按轴位置分类：立式泵和卧式泵按吸口数目分类：单吸泵和双吸泵按驱动泵的原动机分类：电动泵，汽轮机泵，柴油机泵，随车泵（由主机本身附带驱动的泵）船上习惯以泵的用途命名5.1.1泵的功用及分类第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering通过运动部件的位移使泵工作空间容积发生变化来吸排液体，把机械能传给液体达到输送液体的目的。往复式(Reciprocating)回转式(Rotary)活塞泵(Pistonpump)柱塞泵(Plugpump)齿轮泵(Gearpump)叶片泵(Vanepump)螺杆泵(Screwpump)单螺杆泵(Single-screwpump)双螺杆泵(2-screwpump)三螺杆泵(3-screwpump)单作用叶片泵(Single-effect)双作用叶片泵(2-effect)外齿轮泵(Externalgearpump)内齿轮泵(Internalgearpump)1）容积式泵第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering2）叶轮式泵(Impellerpump)：通过工作叶片带动液体高速转动，使液体的能量增加，然后再将动能转换为压力能，从而完成吸排液体的作用。离心泵(Centrifugalpump)轴流泵(Axialflowpump)漩涡泵(Regenerativepump)3）喷射泵(Ejectionpump)：通过喷射工作流体所产生的高速射流，吸引周围流体，进行动量交换，把动能传给输送的液体，再将动能转换为压力能，从而达到输送流体的目的。水射水泵(Waterejectionpump)水射真空泵(Waterinjector)蒸汽喷射泵(Steaminducer)空气喷射泵(Airinducer)4）电磁泵(Electromagnetismpump)：利用电磁力输送液态金属的泵，用于原子能船锅炉的循环泵。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering性能参数：为了表征泵的性能和完善程度以便选用和比较，通常把流量、压头、转速、功率、效率等称为泵的性能参数。5.1.2、泵的性能参数1）流量(Flow)：单位时间内输送流体的量。质量流量G、体积流量Q：G=Qkg/s2）扬程(Head)：单位重量液体通过泵后所增加的机械能，m。p2/gpdpspa/gz2

zz1z(pc–pa)/g

h1

h2H包括位能(Z)、动能(v2/2g)、压力能(p/g)。(m)(m)水力阻力吸排液面高度差吸排液面压力差第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering3）转速(Revolution)：泵轴单位时间内的回转数，r/min。4）功率和效率(Power,Efficiency)输出功率(有效功率)Pe(EffectivePower)：液体得到的功率。输入功率(轴功率)P(ShaftPower)：原动机传给泵轴的功率。配套功率Pm：原动机的输出功率。PM=KMP有效功率轴功率配套功率Pe=gQH(W)效率：输出功率和输入功率之比

=Pe/P(%)5）允许吸上真空高度第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.1.3、泵的结构、原理、性能特点、管理要点1）往复泵之活塞泵单缸单作用单缸双作用三缸三作用第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineeringM/VTianhuaiMAMLab.理论流量：Qt=60KASnm3/hA-活塞的有效工作面积，m2；K-泵的作用次数；S-活塞的工作行程，m；n-转速，r/min；泄漏原因：泵阀、活塞环、填料；泵阀迟滞；空气漏入。实际流量：Q<Qt容积效率：实际流量和理论流量之比。

v=Q/Qt第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering往复活塞泵的特点：(1)有自吸能力。泵起动后能把泵缸、水阀箱以及吸入管内的空气逐步抽除并将其排出，继而吸上液体，进入正常工作，这种能力称为往复泵的自吸能力(Self-primingcapability)(2)可以产生很高的压头。排出压力取决于仅取决于外界负荷，与泵的尺寸、转速、作用次数无关。额定排出压力取决于原动机功率、泵的强度、密封性能。排出端设安全阀。(3)理论流量与压头无关，实际流量因压头增加而下降。(4)输送液体不均匀。为降低排压波动，采用多作用泵或设置空气室加以解决。我国规定船用双缸四作用电动往复泵排出空气室容积应大于液缸行程容积(πD2S/4)的4倍。(5)液体含有固体杂质，泵阀易摩擦和垫起。设吸入滤器。(7)转速不能太高。(6)结构复杂、易损件多。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering2）往复泵之径向柱塞泵柱塞个数为奇数：5,7,9,11,13浮动环偏心距e大小方向改变泵的流量改变吸排方向流量：m3/min径向柱塞泵的工作原理图l-定子；2-转子;3-配流轴；4-衬套；5-柱塞；6-吸油腔；7-压油腔第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering3）往复泵之轴向柱塞泵1-泵轴2-配油盘3-缸体4-柱塞5-斜盘6-配油口7、8-吸排口9-泵体工作原理Pumpconstruction第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering(1)液压泵的吸油腔压力过低将会产生吸油不足，异常噪声，甚至无法工作。因此，除了在泵的结构设计上尽可能减小吸油管路的液阻外，为了保证泵的正常运行，a)应该使泵的安装高度不超过允许值；b)避免吸油滤油器及管路形成过大的压降；c)限制泵的使用转速在额定转速以内。

(2)液压泵的工作压力取决于外负载，若负载为零，则泵的工作压力为零。随着排油量的增加，泵的工作压力根据负载大小自动增加，泵的最高工作压力主要受结构强度和使用寿命的限制。为了防止压力过高而使泵、系统受到损害，液压泵的出口常常要采取限压措施。(3)变量泵可以通过调节排量来改变流量，定量泵只有用改变转速的办法来调节流量，但是转速的增大受到吸油性能、泵的使用寿命、效率等的限制。例如，工作转速低时，虽然对寿命有利，但是会使容积效率降低，并且对于需要利用离心力来工作的叶片泵来说，转速过低会无法保证正常工作。(4)液压泵的流量具有某种程度的脉动性质，其脉动情况取决于泵的形式及结构设计参数。为了减小脉动的影响，除了从造型上考虑外，必要时可在系统中设置蓄能器或液压滤波器。(5)液压泵靠工作腔的容积变化来吸、排油，如果工作腔处在吸、排油之间的过渡密封区时存在容积变化，就会产生压力急剧升高或降低的“困油现象”，从而影响容积效率，产生压力脉动、噪声及工作构件上的附加动载荷，这是液压泵设计中需要注意的一个共性问题。液压泵(柱塞泵)的工作特点第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering4）回转泵之齿轮泵

外齿轮泵工作原理吸排方向取决于转向，脱开啮合的一侧与吸入管连通，插入啮合的一侧与排出管连通。理论上，转向改变，吸排方向改变。1-主动齿轮2-从动齿轮3-泵体4-吸入口5-排出口第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering内齿轮泵工作原理1-齿轮2-月牙形隔板3-齿环4-销钉5-盖板6-底盘泵轴转向改变，靠啮合齿作用力使隔板转过180

，吸排方向不变。齿轮比齿环齿数少，齿轮与齿环转向相同，齿轮比齿环转速大。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering齿轮泵的特点(1)吸排方向取决于泵轴的回转方向;(2)有自吸能力，但因间隙较多，不如往复泵;(3)理论流量与压力无关，由工作部件尺寸和转速决定;(4)额定压力与转速、尺寸无关，取决于轴承强度、电机容量、密封性能;(5)流量连续，但有脉动;(6)结构简单，易损件少，直接驱动,高速回转;(7)因磨擦面较多，故适用于排送具有润滑性的油类;应用：滑油泵、驳油泵、液压传动中的供油泵等。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering齿轮泵的管理

(1)注意泵的转向和连接；(2)齿轮泵虽有自吸能力，干磨擦会造成严重磨损；(3)机械轴封为精密部件，拆装时要防止损伤；(4)工作时，不宜超出额定压力；(5)防止吸口真空度大于允许吸上真空度；(6)工作时应保持合适的油温和粘度；(7)工作时要防止吸入空气；(8)保持合适的端面间隙（用压铅法测量），外齿轮泵0.04～0.08mm、内齿轮泵0.02～0.03mm；(9)低压齿轮泵对污染敏感度较低，吸口可用150目滤网。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5）回转泵之叶片泵

排出口吸入口转子每转一周完成吸、排油各二次。双作用叶片泵与单作用叶片泵相比，其流量均匀性好，转子体所受径向液压力基本平衡。双作用叶片泵一般为定量泵；单作用叶片泵一般为变量泵。e转子定子叶片泵体转子转一周，完成一次吸、排，因此是单作用泵。转子和轴承承受不平衡的径向液压力，所以单作用叶片泵属于非卸荷式叶片泵。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering(1)具有回转型容积式泵的一般特点；(2)流量较均匀，运转平稳，噪声较低；(3)双作用叶片泵转子所受径向力是平衡的，轴承寿命长，它的内部密封性也较好，容积效率较高；(4)结构紧凑，尺寸较小而流量较大；(5)对工作条件要求较严；叶片抗冲击较差，较容易卡住，对油液的清洁程度和粘度都比较敏感；端面间隙或叶槽间隙不合适都会影响正常工作；(6)结构较复杂，零件制造精度要求较高。叶片泵的特点第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering叶片泵的管理(1)有规定的回转方向，不允许反转(叶片槽倾斜角、叶片倒角、既定的吸排口、配油盘的节流槽等部件的设计安装的方向要求)；(2)拆卸和装配时注意定位销的位子；(3)拆卸和装配时注意部件表面清洁；(4)零部件的配合间隙：叶片与槽0.015～0.03mm；轴向间隙，又称端面间隙，即转子与配油盘的间隙：小型泵0.015～0.03mm、中型泵0.02～0.045mm；(5)合适的油液温度和粘度T≤55℃粘度为17-37mm2/s。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering6）回转泵之螺杆泵

第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering螺杆泵的特点(1)具有自吸能力；(2)理论流量仅取决于运动部件的尺寸和转速；(3)额定排出压力与运动部件的尺寸和转速无直接关系，主要受密封性能、结构强度和原动机功率的限制；(4)具有回转泵无需泵阀、转速高和结构紧凑的优点。(5)没有困油现象，流量和压力均匀，故工作平稳，噪声和振动较少；(6)轴向吸入，不存在妨碍液体吸入的离心力的影响，吸入性能好。三螺杆泵在一定条件下允许吸上真空高度可达8m水柱，单螺杆泵可达8.5m水柱；(7)三螺杆泵受力平衡和密封性能良好，Vu高，允许的工作压力高，可达20MPa，特殊时可达40MPa。单螺杆泵和非密封型双螺杆泵额定排出压力不宜太高，单螺杆泵最大不超过2.4MPa；双螺杆泵不超过1.6MPa；(8)对所输送的液体搅动少，水力损失可忽略不计，适于输送不宜搅拌的液体(如供给油水分离器的含油污水)；(9)零部件少，相对重量和体积小，磨损轻，维修工作少，使用寿命长；(10)螺杆的轴向尺寸较长，刚性较差，加工和装配要求较高。三螺杆泵的价格较高(约为同规格齿轮泵的5倍)，但非密封型双螺杆泵和单螺杆泵价格低于往复泵。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering螺杆泵的管理(1)防止干转(2)吸入管上设置滤器；(3)不宜反向运转（安全阀的方向）；(4)启动－先开吸、排阀；停止－先断电，后关排出阀，再关吸入阀不容许长时间通过安全调压阀回流运转；(5)拆装时小心存放、注意清洁；(6)注意液温、粘度、吸入空气，防止气蚀发生。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering7）叶轮式泵之离心泵

离心泵用以产生吸排液体的主要部件是具有叶瓣的叶轮。当叶轮回转时，充满在叶轮中的液体被带动做高速旋转而获得离心力，从进口流向出口。1-叶轮(Impeller)2-叶片(Blade)3-泵壳(Shell)4-吸入接管(Inletconnection)5-扩压管(Diffuser)6-泵轴(Shaft)7-固定螺帽(Lockingnut)8-蜗室(Volutechamber)第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering开式闭式半开式第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering离心泵定速特性曲线(★★★★★)：

Q/(L/s)706662585401020304050681012H/m

/%P/kWH

P(1)Q－H曲线是选择和使用离心泵的主要依据。流量

则压头

，流量

则压头

。(2)Q－P曲线是合理选择原动机功率和泵起动方式的依据。P随流量的

而

。Q=0，P最小，关闭排出阀起动。(3)Q－

曲线是判断离心泵工作经济性的依据。力求使泵处于高效率区工作。定速特性曲线：在一定转速下测定的H-Q，P-Q，-Q特性曲线。根据需要可以使用离心泵串联或者并联工作第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering离心泵优点：(1)供液均匀，工作平稳，流量容易调节；(2)重量轻而外形尺寸小；(3)能与高速原动机直接相连而无需减速机构；(4)对杂质不敏感，易损件少，能输送多种液体；(5)结构简单紧凑，工作可靠，易于管理和维修。离心泵缺点：主要缺点是没有自吸能力，启动前必须引水(Priming)，或附加自吸装置。普通离心泵可通过丰富的操作经验完成“自吸”。离心泵应用：水泵(循环水泵、冷却水泵、凝水泵、给水泵、饮用水泵、卫生水泵、压载水泵、舱底水泵、消防水泵)，油泵(货油泵、主机滑油泵-特殊叶轮)。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering旋涡泵是一种特殊的离心泵。又称：涡流泵、再生泵。船舶上作为锅炉给水泵、生活水泵、卫生水泵、辅机淡水泵等使用。在叶轮与泵壳内壁之间有一引水道。其吸入口与排出口靠近，二者间以“挡壁”相隔。挡壁与叶轮间的缝隙很小以期阻止压出口压强高的液体漏回吸入口压强低的部位。8）叶轮式泵之旋涡泵

第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering按照叶轮形式分为开式旋涡泵和闭式旋涡泵。开式漩涡泵采用开式叶轮，闭式流道，进出口不相通。闭式流道有自吸能力，但效率低。闭式旋涡泵采用闭式叶轮，开式流道。液流成纵向漩涡，相对泵体是前进螺旋线，相对叶轮后退螺旋线。闭式漩涡泵抗气蚀性能差，无自吸能力。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering漩涡泵特点：(1)结构简单,重量轻体积小,制造维护方便；(2)可以在小流量范围内获得高扬程；(3)陡降的扬程和下降的功率特性曲线。不易节流，可采用变速和回流调节；(4)有自吸能力，或容易实现自吸，初次使用泵内灌水；(5)效率低；(6)抗汽蚀性能较差；(7)不易输送含固体颗粒和粘度高的液体；漩涡泵应用：用于小流量、高扬程、功率小的场合。在船上常与离心叶轮串联构成离心旋涡泵，作为压力水柜给水泵。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering9）叶轮式泵之喷射泵

喷嘴混合室扩压室工作原理：工作流体经喷嘴形成高速射流,高速射流卷带被引射流体并在混合室进行动量交换，流体经扩压室将速度能转变为压力能。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering蒸汽喷射泵AIREJECTOR

液体喷射泵LIQUIDEJECTOR

空气喷射泵AIREJECTOR

（1）结构简单、工作可靠、无运动部件、寿命长、无需修理；（2）自吸能力强、能造成较高的真空；（3）可输送含有杂质的污浊流体；（4）效率低η＜25%。喷射泵特点第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.7减摇装置

5.6侧推装置5.2液压马达

5.3船舶甲板机械5.4船舶系统5.5船舶锅炉5.1船用泵第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering液压马达是将液压能转换为机械能的装置，可以实现连续的旋转运动，其结构与液压泵相似，并且也是靠密封容积的变化进行工作的。常见的液压马达也有齿轮式、叶片式和柱塞式等几种主要形式；从转速、转矩范围分，有高速马达和低速大扭矩马达。马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵内输入压力油时，其轴就输出转速和转矩成为马达。但由于二者的任务和要求有所不同，故在实际中只有少数泵能作马达使用。5.2液压马达

第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1）工作性能(1)转速：nt=60Q/qr/min；n=60Q

v/qr/min(2)扭矩：Mt=

pq/2

Nm;

M=pqm/2

Nm(3)输出功率：P=

pQ

W(4)总效率：

=

v

mQ-供入马达的流量q-油马达的每转排量

v-容积效率

p-进油、回油压差

m-机械效率液压马达的实际转速n，主要取决于供入液压马达的流量Q、液压马达的工作容积(即每转排量)q和容积效率ηv液压马达的扭矩M，主要取决于工作油的压力p和液压马达的每转排量q。增大液压马达的容积，亦即提高液压马达的每转排量q，则可在工作油压不变的情况下增大扭矩，而转速则相应较低，从而构成低速大扭矩液压马达。一般认为额定转速低于500r／min即属于低速马达，高于500的属于高速马达。后者用于船舶甲板机械往往需要增加机械减速机构。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering2）工作原理(1)曲柄连杆低速大扭矩液压马达根据曲柄连杆机构运动原理，受油压作用的柱塞就通过连杆对偏心圆中心O1作用一个力N，推动曲轴绕旋转中心O转动，对外输出转速和扭矩，其余的活塞油缸则与排油窗口接通；如果进、排油口对换，液压马达也就反向旋转。由于配流轴过渡密封间隔的方位与曲轴的偏心方向一致，并且同时旋转，所以配流轴颈的进油窗口始终对着偏心线OO1一边的二只或三只油缸，吸油窗口对着偏心线OO1另一边的其余油缸，总的输出扭矩是叠加所有柱塞对曲轴中心所产生的扭矩，该扭矩使得旋转运动得以持续下去。随着驱动轴、配流轴转动，配油状态交替变化。在曲轴旋转过程中，位于高压侧的油缸容积逐渐增大，而位于低压侧的油缸容积逐渐缩小，因此，在工作时高压油不断进入液压马达，然后由低压腔不断排出。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering活塞连杆式油马达特点：(1)结构简单，零部件少，耐冲击、对材料无特殊要求；(2)球铰和缸体流道工艺性差；(3)径向力不平衡，机械效率及容积效率较低，起动扭矩只达理论扭矩80-85％;(4)转矩和转速脉动率大，润滑油膜易受破坏，低速时会产生转速忽慢忽快的爬行现象;(5)最低稳定转速一般在5-10r/min。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering(2)静力平衡式油马达静力平衡式低速大扭矩马达1-壳体；2-柱塞；3-五星轮；4-压力环；5-配流轴；6-弹簧五星轮取代了曲柄连杆式液压马达中的连杆，压力油经过配流轴和五星轮再到空心柱塞中去，液压马达的柱塞与压力环、五星轮与曲轴之间可以大致做到静压平衡。在工作过程中，这些零件还要起密封和传力作用。由于是通过油压直接作用于偏心轴而产生输出扭矩，因此，称为静力平衡液压马达。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering静力平衡式油马达特点：(1)柱塞和五星轮基本不传递油压力，只起密封作用；(2)柱塞、压力环和五星轮可实现油压的静力平衡；(3)主要润滑面间的摩擦力大为减少，适用于高压，且工作可靠，使用寿命长;(4)转矩、转速的脉动率小，不存在油膜破坏问题；(5)低速稳定性好，最低达2r/min；(6)工艺性好(取消球铰及壳内不设流道)；(7)可采用双列结构，使轴承负荷大大减轻；(8)可实现两级变量；(9)可做成壳转式和双输式轴式，适用不同需要。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering(3)多作用内曲线马达若将液压马达的进、出油口对调，液压马达将反转；若将驱动轴固定，则定子、配流轴和壳体将旋转，通常称为壳转工况，变为车轮马达。

工作时，油液通过配油轴上的配油窗口分配到工作区段的柱塞底部油腔，压力油使柱塞组的滚轮顶紧导轨表面，在接触点上导轨对滚轮产生法向反作用力N，其方向垂直导轨表面并通过滚轮中心，

该力可分解为两个分力，沿柱塞轴向的分力P和垂直于柱塞轴线的分力T，它通过横梁侧面传给缸体，对缸体产生力矩。进排油口互换，则马达反转。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering内曲线式油马达特点：(1)导轨曲线选用合适，瞬时进油量能保持不变，可获得十分均匀的扭矩和转速；(2)很好的低速稳定性，最低可达0.5r/min;(3)定子、转子、配油轴上的径向力可以平衡，减小摩擦，提高机械效率，起动扭矩可达理论扭矩90-98％；(4)可做成双列或三列的结构油马达，每个柱塞的作用次数大，能实现较大排量和输出扭矩；(5)可做成壳转式，可改变柱塞列数或改变一列油缸的有效作用次数实现有级变量。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering液压马达的工作特点：(1)在一般工作条件下，液压马达的进、出口压力都高于大气压，因此不存在液压泵那样的吸入性能问题，但是，如果液压马达可能在泵工况下工作，它的进油口应有最低压力限制，以免产生汽蚀。(2)马达应能正、反运转。因此，就要求液压马达在设计时具有结构上的对称性(3)液压马达的实际工作压差取决于负载力矩的大小，当被驱动负载的转动惯量大、转速高，并要求急速制动或反转时会产生较高的液压冲击，为此，应在系统中设置必要的安全阀、缓冲阀。(4)由于内部泄漏不可避免，因此将马达的排油口关闭而进行制动时，仍会有缓慢的滑转，所以，需要长时间精确制动时，应另行设置防止滑转的制动器。(5)某些形式的液压马达必须在回油口具有足够的背压才能保证正常工作，并且转速越高所需背压也越大，背压的增高意味着油源的压力利用率低，系统的损失大。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.7减摇装置

5.6侧推装置第五章船舶辅助机械5.2液压马达

5.3船舶甲板机械5.4船舶系统5.5船舶锅炉5.1船用泵第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.3船舶甲板机械主要内容：广义上机舱之外所有依靠动力驱动的船舶设备被称为甲板机械。舵机(Steeringgear)起货机(Crane)锚机(Windlass)绞缆机(Mooringwinch)吊艇机(Lifeboatdavit)舷梯升降机(Gangwaylifter)舱盖启闭装置(Hatchcover)减摇装置(Stabilizer)侧推装置(Thruster)气动(Pneumatic)蒸汽(Steam)电动(Electrical)液压(Hydraulic)电液(Electrical-hydraulic)第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.3.1舵机

Hydraulicsteering1）舵机作用原理与分类舵有两大功能：一是保持船舶预定航向的能力，称为航向稳定性；二是改变船舶运动方向的能力，称回转性。通常把二者统称为船舶的操纵性。

船舵主要由舵叶和舵杆组成。舵叶是产生水压力的部分；舵杆的作用是转动舵叶和保证舵叶具有足够的强度。舵的作用原理是当水流以某冲角冲vFTFFLFDαFN水作用力FFN

舵叶两侧水压力（舵压力）FT

摩擦力FL

升力FD

阻力至舵叶上时，便产生了流体动力，此作用力通过舵杆传递并船体上，从而迫使船舶转向，也就达到了调整航向的目的。

第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering在船舶重心上加一对大小等于F，方向相反的力F1、F2

转船力矩横向推力阻力转舵效应:偏转;横移;减速放大倍数：转船力矩/转舵力矩第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineeringMs

maxMsmax随着舵角的增大，转舵力矩和转船力矩逐渐增大，但转船力矩在某一舵角时达到最大值Msmax。对应最大转船力矩Msmax的舵角称为最大舵角

max。Mlabc

max

AA

A-舵叶面积A-舵杆中心线前的面积平衡系数K：海船的转船力矩最大值出现在30～35°之间；内河船的转船力矩最大值出现在35～45°之间。船舶倒航时，由于舵叶后缘变成了导边，压力中心离开舵杆轴线的距离因而增大，致使舵压力的力臂大大增加，故在其它条件相同时，同一舵角下倒航时的水动力矩就会超过正航时的水动力矩。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering（二）按舵杆轴线位置来分

不平衡舵：舵叶位于舵杆轴线之后；

半平衡舵：一般就是半悬式舵；

平衡舵：舵杆轴线位于舵叶前缘后一定的距离，一般在舵叶前缘后的1／3处。不平衡舵平衡舵半平衡舵

舵的分类：（一）按舵的支承情况来分

多支承舵：船体尾柱连有三个以上的舵钮；半悬式舵：下支承的位置在舵的半高处；悬式舵：挂在舵杆上；双支承舵：除了上支承外还有一个安在舵根下支承。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering2）对舵机的要求(★★★★★)

《钢制海船入级与建造规范》(1966)《国际海上人命安全公约》(SOLAS74）(1)必须具有一套主操舵装置和一套辅操舵装置；或主操舵装置有两套以上的动力设备。当其中之一失效时，另一套应能迅速投入工作。主操舵装置应具有足够的强度并能在船舶处于最深航海吃水并以最大营运航速前进时将舵自任何一舷35°转至另一舷的35°，并且于相同的条件下，自一舷的35°转至另一舷的30°所需的时间不超过28s。此外，在船以最大速度后退时应不致损坏。辅操舵装置应具有足够的强度，且能在船舶处于最深航海吃水，并以最大营运航速的一半但不小于7kn前进时，能在不超过60s内将舵自任一舷的15°转至另一舷的15°

。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering(2)主操舵装置应在驾驶台和舵机室都设有控制器；当主操舵装置设置两台动力设备时，应设有两套独立的控制系统，且均能在驾驶室控制。但如果采用液压遥控系统，除1万Gt以上的油轮(包括化学品船、液化气船，下同)外，不必设置第二套独立的控制系统。(3)对舵柄处舵杆直径大于230mm(不包括航行冰区加强)的船应设有能在45s内向操舵装置提供的替代动力源。这种动力源应为应急电源位于舵机室内的独立动力源，其容量至少应能向符合辅操舵装置要求的一台动力设备及其控制系统和舵角指示器提供足够的能源。此独立动力源只准专用于上述目的。对1万Gt以上的船舶，它应至少可供工作30min，对其它船舶为10min。(4)操舵装置应设有有效的舵角限位器。以动力转舵的操舵装置，应装设限位开关或类似设备，使舵在到达舵角限位器前停住。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering(5)对1万Gt以上的油船、化学品船、液化气体运输船尚有如下一些附加要求：当发生单项故障(舵柄、舵扇损坏或转舵机构卡住除外)而丧失操舵能力时，应能在45s内重新获得操舵能力。舵机可由两个均能满足主操舵装置要求的独立的动力转舵系统组成；或至少有两个相同的动力转舵系统，在正常运行时同时能满足主操舵装置要求，其中任一系统中液压流体丧失时应能被发现，有缺陷的系统应能自动隔离，使其余动力转舵系统安全运行。有的转舵机构虽不能分隔成两部分，但如经过严格的应力分析(包括疲劳和断裂分析)、密封设计、材料选用和试验，则也可允许用于1万Gt以上、10万Gt以下的油船、化学品船、液化气体运输船。在这种情况下，只对管系或动力设备而不对转舵机构提出下列要求：即当发生单一故障时应能在45s内恢复操舵能力。6)能被隔断的、由于动力源或外力作用能产生压力的液压系统任何部分均应设置安全阀。安全阀开启压力应不小于1.25倍最大工作压力；安全阀能够排出的量应不小于液压泵总流量的110％，在此情况下，压力的升高不应超过开启压力的10％，且不应超过设计压力值。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering3）液压舵机的工作原理和组成基本组成：1)远操机构（转递操舵信号）2)动力源&控制元件（提供并控制油液的流向、流量和压力，提供转舵动力）3)转舵机构（对舵柱产生转舵力矩）4)舵叶（产生转船力矩）分类：1)按远操机构分机械、电力、液压2)按舵机能源分人力、气动、电动、液压3)按转舵机构分往复、转叶第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering变向泵式换向阀式反馈机构发送器受动器变向变量泵转舵机构舵叶远操机构操纵阀三位四通阀控制油缸式换向阀手、液动转舵机构舵叶副油泵主油泵根据液压油流变换方法的不同可分为:变向变量泵式(变向泵式)定向定量泵式(换向阀式)第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering滑式转舵机构滚轮式转舵机构摆缸式转舵机构回转式转舵机构第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering受动器反馈机构变向泵转舵机构舵柱储能弹簧防浪阀防浪阀作用：大风浪冲击舵叶时开启，缓冲对舵叶的冲击。储能弹簧作用：可双向压缩，加快小舵角时转舵速度。避免控制点机件损坏泵控型液压舵机第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineeringABCBCC1AA111CC1AA1BB121ABCDEBCDEAA'AA'BCDEC'C'三点式随动机构五点式随动机构

有位移放大作用，操小舵角时使控制点Ｃ有较大的位移，使变量泵有较大的排量，使得转舵速度快。ＡＡ’一次性位移不能太大，受ＣＣ’最大可位移量确定电子反馈式第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering随动舵发送器受动器油泵转舵油缸舵反馈机构舵轮要求舵角舵角偏差三点杆实际舵角单动舵发送器受动器油泵转舵油缸舵发送器油泵转舵油缸舵船舵角反馈航向反馈陀螺仪设定航向航向偏差要求舵角舵角偏差实际舵角实际舵角实际航向实际航向自动舵第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering（1）舵机充油和调试

1）系统的清洗和充油

2）舵机的试验和调试

3）安全阀的整定（3）舵机常见故障

1）舵不能转动

2）只能单向转舵

3）转舵时间打不到规定要求

4）滞舵、冲舵、跑舵

5）舵机有异常声音和振动

6）舵不准（2）舵机管理注意事项

1）油位、油温、油压

2）滤器、润滑

3）泄漏、噪音

4）机械过热

5）联轴节、阀和固定螺帽4）液压舵机的管理：

滞舵－舵叶的转动滞后于操舵动作。

冲舵－舵转到指令舵角后冲转过头。

跑舵－稳舵期间舵偏离所停舵角。

舵不准－转舵停止时实际舵角与指令舵角误差超过±1°。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.3.2起货机

Cargowinch港口设货物装卸设备。船舶设货物装卸设备，港机能力不足、锚泊、降低费用。1）起货机的主要类型：吊杆式起货机;回转式起货机;门式起货机1、2-起重绞车3、4-吊杆5、6-千斤索7、8吊货索双吊杆起货机1-起重绞车2-回转绞车3-变幅绞车4-牵索5-吊杆6-千斤索7-起货柱单吊杆起货机第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering吊钩第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering2)船舶起货机的基本技术要求(1)功率：额定速度、额定负荷；(2)控制：方便灵敏地起、落货物；(3)调速：较宽的范围内调节运行速度；(4)制动：随时停止并握持货重，可靠地制动；《起重设备法定检验技术规则》的要求：(1)负荷试验：≥5min，≥1.1倍安全工作负荷。(2)起升、变幅、回转、制动试验。(3)不同臂幅进行相应试验。(4)双吊杆起货机的特殊要求。(5)超负荷保护、超力矩保护装置。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering3)液压起货机液压传动(Hydraulictransmission)：电机电动油泵产生压力油流，通过油流传递动力的传动方式。动力元件：液压泵，机械能

液压能；执行元件：液压缸、液压马达，液压能

机械能；控制元件：阀件，流向-方向、流量-速度、压力-力/力矩；辅助元件：油箱、滤器、蓄能器、压力表、热交换器等；组成液压系统工作原理动力元件控制元件执行元件辅助元件第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering起升、变幅机构特点：(1)单侧高压：不论升降货物。(2)限速：下降限速，防坠落。(3)制动：可靠锁紧，防滑落。(4)功率限制：负荷范围大。GG回转机构特点：(1)双侧高压：左、右转对称。(2)限速：克服船舶倾斜。(3)制动：克服风、船舶倾斜。(4)无功率限制：负荷范围不大。起货机液压系统第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering重载低速轻载高速另一种起升手柄起升手柄变幅+回转手柄第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering3）锚机和绞缆机

Windlassandmooringwinch锚机和绞缆机的功用和组成锚机：通过收、放锚链和船锚，用于海上固定船舶或协助船舶靠离码头。组成：锚、锚链、锚机、挚链器、锚链舱。系缆机：通过收、放缆绳，用于码头(浮筒)旁固定船舶或沿码头移动船舶和进出船坞。组成：缆索、系缆机、带缆桩、导缆孔、导缆钳等。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering1-锚2-锚链筒3-止链器4-止链钩5-锚链6-锚机7-锚链管8-弃锚器9-锚链舱美国标准链焊接链条DIN5687标准链条80级锚旋转卸扣肯特式连接卸扣末端卸扣转环连接卸扣1）锚机第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering锚锭的出现和变化

锚几乎是和船同时出现的。开始需要停船时，就把用绳子系着的大石块，装着石块的篓筐或者是沙石袋沉入水底把船拖住。公元前3000年，中国和埃及的水手们曾经使用这种锚。后来用坚韧的木料在其下部绑上两个木爪制成了“木锚”，当时称“锭”，让它斜着抓住泥土，十分牢固。最早的铁锚出现于公元前600年，是一只有一个爪的铁钩。在中世纪及12世纪末期的小海船上至少有12个锚，大海船上的铁锚多达24个。当时铁锚的重量较轻，抛锚和起锚靠人力。自从在船舶甲板上安装了绞盘后，锚的重量增加。18世纪，开始使用不易断裂的优质铁造锚，设计出了新式弓形弯曲锚臂。1770年前后，铁制锚杆完全取代了木制锚杜。1821年，英国人霍金斯研制出带锚链筒的有爪锚。1872年至1887年间，英国人C·马丁、S·巴克斯特和W·Q·拜尔斯都曾对这种锚进行了改进。1933年，英国人泰勒申请了犁锚的发明专利，其钩抓力是传统锚的两倍。现代锚用铸铁或锻钢制造。主要有杆锚，多用于小型船舶。无杆锚使用时两个锚爪同时啮入土中，使用最为广泛。大抓力锚适用于砂质或土质松软的水底。还有一些特种锚如菌形锚和伞形锚，多用作长期锚泊、定位用。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering无杆锚

(HallTypeStocklessBowerAnchor)霍尔锚（Ａ.Ｂ.Ｃ型）

(HallAnchor(Type:A.B.C))美国海军锚

(USNAnchor)A型马氏大抓力锚

(TypeAHighHoldingPowerMatrosovAnchor)斯贝克锚

(SpekTypeAnchor)第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering锚机应满足的要求：1)必须由独立的原动机或电动机驱动。液压锚机液压管路和其它甲板机械相连，应保证锚机的正常工作不受影响；2)必须具有足够的功率且能连续工作。锚机应能不小于9m/min将一只锚从水深82.5m处(3节锚链)拉起至27.5m(1节)；应能在满足规定的平均速度和工作负载时连续工作30min，过载拉力（不少于工作负载的1.5倍）作用下连续工作2min；3)锚链轮应有可靠的制动器，动力锚机应能正、倒转运行。4)锚链轮和驱动轴之间有离合器以便单锚、双锚和系缆作业。5)锚链必须装有挚链器。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering2）绞缆机绞缆机应满足的要求系泊设备：缆索、导缆装置、带缆桩、绞缆机等。1底座2电动机(或油马达)3减速机构4主卷筒5手控带式刹车6副卷筒要求：6级以下风系住船舶。操作结束后用刹车固定。但自动绞缆机不能刹车。公称绞缆速度：15m/min-30m/min。空载速度为公称速度2-3倍。最大绞缆速度可达50m/min第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering普通绞缆机，需视潮汐的涨落和船舶吃水的变化，相应调整缆绳的松紧，而且操作时也很难保证各根缆绳受力均匀，尚使一根缆绳因过载而拉断，则其它几根也将受到影响，特别是在巨型油轮和散装船上，由于缆绳的直径很大，更增加了操作上的困难和不安全性。为了克服上述缺点，在许多船舶上采用了能自动使张力保持恒定或限制在一定范围内的绞缆机，简称自动绞缆机。自动绞缆机：使缆绳张力保持在一定范围内。(1)电动；(2)液压。电动自动绞缆机的机械特性张力很小正转收缆张力过大反转松缆额定扭矩电机堵转缆绳保持张力第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.7减摇装置

5.6侧推装置5.2液压马达

5.3船舶甲板机械5.4船舶系统5.5船舶锅炉5.1船用泵第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.4船舶系统船舶系统：船舶在营运过程中，为了保证适航性和消防安全，并为船员和旅客提供舒适的生活环境和防止海洋污染，设有一系列用来完成一定功能的专门化管网，所有这些为船舶正常营运创造条件而与船舶动力装置无关的管路、附件及机械设备成为船舶系统。根据用途可分为：舱底睡系统、压载系统、日用水系统、消防系统、船舶制冷空调系统、专用系统等。5.4.1、舱底水系统

船舶在营运中，由于船体、管路或设备的泄漏和破损以及其他原因，机舱、炉舱、轴遂、货舱、货油泵舱、隔离空舱等处常会积有污水或含油污水，统称舱底水。排出舱底水的系统称为舱底水系统。舱底水系统一般包括直接排放系统和舱底水处理系统（油水分离器和排油监控设备）组成。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering《MARPOL73/78防污公约》对机舱污水排放要求附则1：防止油类污染规则（83年生效，04年修正于07年生效）1）船舶不在特殊区域内：地中海、波罗的海、黑海、红海、海湾、亚丁湾、南极、西北欧排放要求：2）船舶正在航行途中3）排放含油浓度不大于15PPM。>10000T以上的船舶，浓度超过15PPM时，应有报警后自动停止排出舷外和自动循环管路。对2005年1月1日后所建船舶，油份监测装置必须有储存记录设备运行时间和运行地点的功能。4）油份监测装置工作正常5）对于油船距离最近陆地50nmile以上，油量瞬时排放率不大于30L/nmile.排放总量对于现有船舶不能超过货油总量的1/15000,对于新油船不超过1/30000油船货油舱污水，非油船舱底水，油渣《SOLAS公约》对舱底排水设备要求第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.4.2、压载水系统

组成：泵、管路、阀等。(1)使船舶在横向保持平衡，在纵向有合乎要求的吃水差；(2)使船舶具有适当的排水量和重心高度，以获得高的螺旋桨效率和合适的稳性；(3)减小船体变形，避免产生过大的弯曲力矩和剪应力；(4)减轻船体和轴系的振动。

1）压载系统作用第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering2）压载系统的布置原则双向性(又进又出)：同一条管路，可压载又可去载；舱底水系统，日用海淡水系统是单向性。压载系统布置要求：1)管系的布置和压载舱吸口的数量,应使船舶在正常营运条件下的正浮或倾斜位置均能排出和注入各舱的压载水；3)压载水管如需通过货舱，皆应铺设在双层底空间，其吸入口在各舱的布置，应有利于压载水的排出；4)首、尾尖舱的压载管在穿过首、尾防撞舱壁时，应设有在上甲板能开关的阀门，以便能将该压载管关闭5)压载管系的布置,应避免舷外的水或压载舱内的水进入货舱、机器处所或其他舱室；2)在压载系统的管路上，不能设止回阀和止回阀箱；第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering3）压载水系统管路的布置形式1)支管式2)总管式多用于压载管径较小、舱数不多的普通货船的压载系统。被广泛采用，其变形有单总管式、四总管式、环形总管式、管隧式和半管隧式等几种，每舱的吸口可能有一个或两个。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering4）某轮压载系统实例第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5）压载系统的管理（须知）(1)保证适当的吃水、吃水差和足够的稳性；(2)注意船舶的总纵强度。压载水的更换应在距最近陆地至少200海里，水深至少200米海域更换；如不满足，尽可能在距陆50海里，水深200米更换；否则在港口国指定海域更换压载水。且压载水容积更换率95%以上置换法：顺序法，溢流法，稀释法；水质处理法空船压载航行中应注意的问题第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering装货时压载水的排放(★★★★)(1)拟定装舱顺序和压载水的排放计划，并列表备查；(2)尽量缩短排放压载水的时间，避免产生船舶滞期；(3)分别排放各压载舱的压载水；(4)掌握各压载舱排放不出来的压载水的数量；(5)甲板部的值班人员应经常检查压载水的排放情况。(1)船舶吃水和空中高度受限制，注意船舶的纵向强度；(2)岸吊的高度的限制，需要对若干个货舱进行压载。(3)卸货开始时，由于大型船吃水深，可先利用海水的压力，自然注入压载水，以免吸入大量的泥沙。如果需要将压载舱压满时，应该经常对压载舱进行测深，注意掌握和控制压载速度。卸货时的压载(★★★★)第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.4.3、日用水系统

日用水系统：保证船员和旅客生活所必需的上、下水系统。上水系统：是供水系统，任务是供给船上饮用水、洗涤水、冲洗厕所和甲板的淡水和舷外水等。下水系统：是排水系统，作用是将厕所、浴室、洗漱间、厨房的生活污水排出舷外。作用：满足船员和旅客日常生活用水需要，分为饮水系统、洗涤水系统和卫生水系统。要求：(1)采取分区供水。(2)供水干管应避免通过居住舱室、食品库和物料舱等处，供水总管设在甲板两边过道上方，引出支管到室内；(3)按分区设置加热器，以免热水管路过长；(4)压力水柜应符合有关受压容器的要求。主要设备：水泵、水柜、热水器、供水管和阀件等。供水方式：重力供水、压力供水。1）供水系统第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering压力供水系统原理：大中型船设2个压力柜：1个海水压力柜，1个淡水压力柜；如果需要热水，则在供水系统中加设加热器。压力式供水系统1-水泵;2-压力水柜;3-截止阀;4-截止止回阀;5-泄水阀;6-充气阀;7-压力开关;8-安全阀;9-压力表压力式冷热水供水系统1-水泵;2-压力水柜;3-加热器;4-蒸汽盘管;5-调温阀;6-温度计第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering一般称为淡水者含盐量在1000mg/L以下。船舶上淡水主要是两个来源：一个是岸上供给；一个是海水淡化装置提供。远洋船舶为增加载货吨位，减少港口够买淡水费用，增强船舶续航能力，设有海水制淡装置。柴油机冷却水只要是淡水即可；洗涤水一般要求氯离子浓度不大于200mg/L(Cl’)，硬度不大于7毫克当量／升；饮用水必须不含有害健康的杂质、病菌和异味，含盐量不大于500-1000mg/L，氯离子浓度不大于250~500mg/L(Cl’)，pH值为6.5-8.5。对锅炉补给水的水质要求最高，一般船用海水淡化装置对所产淡水含盐量的要求皆以锅炉补给水标准为依据．我国船用锅炉给水标准规定补给蒸馏水的含盐量应小于10mg/L(NaCl)．1mg/L(NaCl)相当于0.606mg/L(CI`)第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering探火系统：不少于2套电源，其中一路是应急电源；船舶灭火系统：消防水灭火系统，蒸汽灭火系统，大型泡沫灭火系统及各个位置安放的小型灭火器探火报警信号能正确显示报警地点，平时试验每次不少于15%，其中必须包括驾驶台，集控室，机器处所，分油机间，舵机间等，且要用专用工具试验；抽查手动报警按钮和报警连锁情况水灭火系统要求：两台主消防泵工作，任何两相邻消防栓送出规定水量，压力不低于0.27MPa；应急消防泵不小于主消防的40%，任何情况下不小于25m3/h,任何水栓不能低于规定压力；应急消防泵驱动柴油机在0℃环境下前10分钟启动不少于两次，30分钟内启动次数不少于6次；其油柜在该泵全负荷下至少运行3小时，在主机舱外可供使用的燃料储备至少可再使用15小时。5.4.4、消防系统

第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering5.4.5、制冷空调系统

制冷作为一门科学是指用人工的方法在一定时间和一定空间内将某物体或流体冷却,使其温度降到环境温度以下，并保持这个低温。制冷就是从物体或流体中取出热量，并将热量排放到环境介质中去，以产生低于环境温度的过程。这里所说的“冷”是相对于环境而言的。灼热的铁放在空气中，通过辐射和对流向环境传热，逐渐冷却到环境温度。它是自发的传热降温，属于自然冷却，不是制冷。机械制冷中所需机器和设备的总合称为制冷机。制冷机中使用的工作介质称为制冷剂。制冷剂在制冷机中循环流动，同时与外界发生能量交换，即不断地从被冷却对象中吸取热量，向环境排放热量。制冷剂一系列状态变化过程的综合为制冷循环。

为了实现制冷循环，必须消耗能量。所消耗能量的形式可以是机械能、电能、热能、太阳能或其它可能的形式。制冷在船舶上的应用：伙食冷库；空气调节；冷藏运输第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering水果、蔬菜和乳品（冷藏）：温度0～5℃相对湿度85～90％肉类（冷冻）：温度-23～-30℃冻结速度2～5cm/h船舶伙食冷库低温库-18～-20℃可保存6个月

-10～-12℃可保存2、3个月食品的干缩：库温为-18℃每侵入冷库热量1KJ热量，食品干缩增加0.036克食品的冷藏条件：机械制冷方法：1）蒸发制冷（最为普遍）

蒸气压缩式制冷、吸收式制冷、蒸气喷射式制冷、吸附式制冷。2）气体膨胀制冷（用于飞机空调和气体低温液化）3）半导体制冷（用于潜艇、医疗器械、小型空调）1）制冷装置第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineeringQ1Q2Q3

常温高压液体

高温高压蒸汽低温低压蒸汽低温低压90%液体和10%蒸汽第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering在整个循环过程中:压缩机起着压缩和输送制冷剂蒸气并造成蒸发器中低压力、冷凝器中高压力的作用，是整个系统的心脏；冷凝器是输出热量的设备，从蒸发器中吸取的热量连同压缩机消耗的功所转化的热量的冷凝器中被冷却介质带走。有水冷式，空冷式，蒸发冷却式三大类；蒸发器是输出冷量的设备，制冷剂在蒸发器中吸收被冷却物体的热量，从而达到制取冷量的目的；节流阀对制冷剂起节流降压作用并调节进入蒸发器的制冷剂流量；根据热力学第二定律，压缩机所消耗的功（电能）起了补偿作用，使制冷剂不断从低温物体中吸热，并向高温物体放热，从而完整个制冷循环。

第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering制冷装置的辅助设备两级压缩的中间冷却器滑油分离器：制冷机组出现"奔油"是指冷冻机油和制冷剂在油分离器中不能正常分离，油随制冷剂进入制冷系统的一种故障。此故障不但使制冷效果降低，严重时使机组不能运行。储液器：制冷装置不工作时，制冷剂的储存。制冷剂量通常为总容积的80%，工作时液位一般在1/3—1/2位置。干燥器：过滤和干燥。防腐、防脏堵而引起冰塞。干燥器再生温度和时间：140～160℃/3～4小时，不超过200℃回热器：只用于氟利昂制冷装置，在回热器中，来自贮液器的温度相对较高的液态制冷剂与来自蒸发器的温度相对较低的气态制冷剂进行换热，使液态制冷剂过冷，防止闪气，同时使气态制冷剂过热，防止压缩机液击。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering制冷剂又称制冷工质，它是在制冷系统中不断循环并通过其本身的状态变化以实现制冷的工作物质。制冷剂在蒸发器内吸收被冷却介质（水或空气等）的热量而汽化，在冷凝器中将热量传递给周围空气或水而冷凝。它的性质直接关系到制冷装置的制冷效果、经济性、安全性及运行管理，因而对制冷剂性质要求的了解是不容忽视的。制冷剂氨(R717)是目前使用最为广泛的一种中压中温制冷剂。氨的凝固温度为-77.7℃，标准蒸发温度为－33.3℃，在常温下冷凝压力一般为1.1～1.3MPa。氨作为制冷剂的优点是：易于获得、价格低廉、压力适中、单位制冷量大、放热系数高、几乎不溶解于油、流动阻力小，泄漏时易发现。其缺点是：有刺激性臭味、有毒、可以燃烧和爆炸，对铜及铜合金有腐蚀作用。氟利昂－12(Ｒ12):学名二氟二氯甲烷，是一种无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80％时才会使人窒息。能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物，但其吸水性极弱。在小型氟利昂制冷装置中不设分油器，而装设干燥器。同时规定Ｒ12中含水量不得大于0.0025％。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering氟利昂－22(Ｒ22)也是烷烃的卤代物，学名二氟一氯甲烷，标准蒸发温度约为－41℃，凝固温度约为－160℃，在常温下冷凝压力同氨相似，Ｒ22的许多性质与Ｒ12相似，但化学稳定性不如Ｒ12，毒性也比Ｒ12稍大。但是，Ｒ22的单位容积制冷量却比Ｒ12大的多，接近于氨。当要求－40～－70℃的低温时，利用Ｒ22比Ｒ12适宜，故目前Ｒ22被广泛应用于－40～－60℃的双级压缩或空调制冷系统中四氟乙烷(Ｒ134a):不含氯原子，标准蒸发温度约为－26.5℃，凝固温度约为－160℃，在常温下冷凝压力0.771Mpa。氟利昂－12(Ｒ12):学名二氟二氯甲烷，是一种无色、透明、没有气味，几乎无毒性、不燃烧、不爆炸，很安全的制冷剂。只有在空气中容积浓度超过80％时才会使人窒息。能与任意比例的润滑油互溶且能溶解各种有机物，但其吸水性极弱。在小型氟利昂制冷装置中不设分油器，而装设干燥器。同时规定Ｒ12中含水量不得大于0.0025％。第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering制冷用途原制冷剂制冷剂替代物家用和楼宇空调系统HCFC－22HFC混合制冷剂大型离心式冷水机组CFC－11CFC－12，R500HCFC－22HCFC－123HFC－134aHFC混合制冷剂低温冷冻藏机组和冷库CFC－12R502，HCFC－22NH3

HFC－134aHFC或HCFC混合制冷剂，HCFC－22NH3

低温冷冻藏机组和冷库CFC－12R502，HCFC－22NH3

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冰箱冷柜，汽车空调CFC－12HFC－134aHCS及其混合物制冷剂HCFC混合剂冷剂21世纪绿色环保制冷剂的趋势第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering空调系统主要调节空气的温度、相对湿度、清新度，并要控制送风噪声，即风流速度。简称“四度”。冬季夏季室内温度19-22oC24-28oC室内外温差6-10oC相对湿度30%-40%40%-50%风速0.35m/s以下新鲜空气量30-50m3/(h·人)允许噪声级55-60dB(A)舱外条件(远洋)-18oC;80%35oC;28oC(湿球)ISO室内22oC27oC；50%室外-20oC30oC；70%2）空调装置第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering空调系统基本原理：单风管系统：双风管系统：新风回风新风回风变量调节变质调节第五章船舶辅助机械轮机概论IntroductiontoMarineEngineering空调系统基本原理：空调分区：空调系统工况：夏季：降温除湿，制冷压缩机。冬季：加温加湿，蒸汽。春